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人类如何了然本人的来历,考古学与当代科学技

文章作者:新普京娱乐 上传时间:2019-04-22

国际地球科学计划(IGCP)课题
IGCP567地震考古:从阿尔卑斯到喜玛拉雅地震带

摘要:

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    简要说明:  这是我们收到的关于国际合作开展考古地震学研究的课题规划报告的文件。它反映出世界地震学界和考古学界对于古地震研究,特别是考古地震研究的一些新的认识。应该说,大家对于考古地震学(或者是地震考古学)还是比较缺乏更深入的研究思考的,这也很好理解,因为过去都没有好好地做过这个方面的更多工作,即便有些做了一点,也还并不深入和广泛。现在最重要的是,考古学家和地震学家都共同意识到了这个跨学科的领域在科学研究上的特殊意义和特别现实的重要学术价值。并且最值得鼓舞的是,大家即将要开始行动了。可以预期,这是一个有着光明的研究前景的科学宏图(当然,我们到现在还不知道这个宏大计划,它是否能够不断地持续下去)。
    由于这些内容非常具有诱惑力、吸引力和富于启发性,我们随即组织和联络了相关人员,主要是一些研究生,进行了初步的翻译,并且还就工作上的协调配合以及组成课题小组等有关事项,有过一些初步的考虑与有益讨论。但是,因为研究生的工作都还不能够稳定,所以,之后出现了一些人员的变化。我们这个课题小组,希望它是一个开放性的团队,也愿意吸收更多有良好意愿和热情,有探索精神的年轻人的加入!
    这些年,中国和全球的地震灾难,让我们都感到深深的痛,有的人甚至感到害怕。它让我们记忆犹新。对此,地球村的人类必须共同面对,共同承担。我们都可以,为之做点什么。在这个学科交叉的题目下,考古学家也许还可以尝试作一点更多的努力。
    下面是我们翻译的初稿,也同时附上文件的英文原稿,公布在这个地震考古的栏目上,仅供大家参考。由于是跨学科的内容,所以译文可能有一些表达上的欠缺或不准确,请谅解。谨此希望联络更多有兴趣的爱好者和有志于此的研究者。另外,我们还提供一个IGCP567的网址链接:

考古学实践的需要与否始终左右着在考古学中应用自然科学相关学科的实践过程,而自然科学相关学科的发展也明显地促进了其与考古学的结合。在考古学中进一步强调与自然科学相关学科的结合是时代向考古学提出的要求,也是考古学本身发展的必由之路。我们要努力把在考古学中应用自然科学相关学科的研究推向前进,要强调知识结构更新,在实行课题制的过程中把考古学和自然科学各门学科的研究内容融为一体,积极推进考古学方法多样化的创新过程。

陈淳:  复旦文博物系教授、博导,从事史前考古学研究。著作有《考古学的理论与研究》、《考古学理论》和《文明与早期国家探源》等。  人类对自己的来历天然有一种好奇心和探索的动力。无论在中国还是西方,最初人们都普遍认为,对人类历史的了解只能来自于文字的记载。即便美索不达米亚的楔形文字出现在公元前3100年,埃及的象形文字出现在公元前3000年,中国的甲骨文出现在公元前1400年,但是直到公元前700年以后,无论在中东还是在中国,这些文字记载并没有提供详细的历史记载或对当时事件的分析性记叙,因此对于详细了解我们的过去仍然有很大的局限性。  均变论、进化论与早期人类  18世纪是地质学和其他自然科学诞生的时代。法国古生物学家居维叶提出了“灾变论”来解释地质和生物的历史。  1883年,英国地质学家查尔斯·赖尔出版了三卷本《地质学原理》,奠定了均变论的基础。均变论否定了神创的灾变论,认为地球是由自然和持续相同的过程所创造。均变论成为进化论的基础。  达尔文和解剖学家赫胥黎在比较了人类和现代类人猿的骨骼之后,认为我们与非洲猿类最为接近,因此推测人类的起源地可能在非洲。但是和达尔文同时创立了进化论的华莱士则认为亚洲是人类的摇篮。1892年,荷兰解剖学家杜布哇宣布在印尼爪哇的特里尼尔发现了一个远古人类的头盖骨和一根股骨,认为这就是人类的远祖,是他苦苦寻找的人猿过渡的“达尔文缺环”,并将它称为“直立猿人”。但是,这一发现受到了普遍的质疑。  20世纪初大部分古人类学家认为亚洲是人类起源的摇篮。  对亚洲地区的重视,使得受聘于中国政府的矿政顾问的瑞典地质学家和考古学家安特生开始在中国寻找远古人类的证据。1921年,安特生找到了周口店的龙骨山遗址。中国考古学家裴文中在1929年发现了第一个中国猿人的头骨化石。中国猿人化石的发现拯救了爪哇人,确立了从猿到人的进化论。结合爪哇人和中国猿人的材料,学界确立了人类起源的进化理论,亚洲自然被看作是人类起源的摇篮。  1924年,南非解剖学家雷蒙德·达特发现了一件被称为“塔昂幼儿”的灵长类头骨,称其为“南方古猿”。  1932年,美国古人类学家刘易斯在印度和巴基斯坦交界的西瓦立克山发现了一件中新世晚期的灵长类化石,称其为“拉玛古猿”,认为它是人类最早的祖先,其生存时代约距今1400万年前。直到20世纪70年代,拉玛古猿一直被认为是人类最早远祖的代表,亚洲自然也成为人类起源的一个中心地区。但是,后来出土的大量化石证明,拉玛古猿是现在亚洲猩猩的祖先,它和另一类总是同时出土的西瓦古猿是两性区别。于是,拉玛古猿被归入西瓦古猿的分类名称之中。  20世纪中叶开始情况发生了变化。古人类学家路易斯·利基和玛丽·利基夫妇于1959年在坦桑尼亚的奥杜威峡谷找到了一具几近完整的灵长类头骨,称为鲍氏东非人。后来几年中,在附近又发现了“能人”,并认为这个地点的石器应该是能人制作的。鲍氏东非人被改名为南方古猿鲍氏种,能人才是人属的最早代表,钾氩法测定的年龄为距今175万年。  自20世纪中叶开始,从南非和东非出土了大量南方古猿和人属的化石,特别是最近两年在东非发现了许多400到700万年之间的人科化石,为人类的非洲起源说提供了充分而有力的证据。同时,拉玛古猿作为最早人类远祖的地位也因新证据的积累而被否定。  起源何时?祖先是谁?  测年技术对于考古学科的发展至关重要。丹麦学者克里斯蒂安·汤姆森提出了以石、铜、铁三个技术演进序列为基础的三期论,作为对物质遗存进行相对断代的方法,被公认为科学考古学诞生的标志。于是类型学和地层学成为考古学家解决文物年代的主要方法。1949年,化学家威拉德·利比发明了碳14绝对测年方法,成为考古学发展的一个转折点。利比因此获1960年诺贝尔化学奖。  该测年方法的诞生对考古学产生了巨大的影响:它为世界各地的考古发现提供了一个共同的年代学标准;这一方法将考古学家的精力从类型学的断代工作中解放出来,能够关注和探索其他更重要的历史问题。之后,大量其他各种物理和化学的测年法被发明和用来进行断代,比如钾氩法、铀系法、古地磁等。  由于周口店猿人已经制作工具和用火,应该是真正的人类了。于是,猿人这个称呼逐渐废弃不用,开始称其为“直立人”,简称北京人。根据年代测定,北京人大约生活在距今60~40万年前。  20世纪60年代,钾氩法对奥杜威地点的年代测定,将人类起源的时间至少延长了两倍。学界一般以制作工具为真人的标志,因此与石器共生的能人被归入人属。而这一时期人类学家古多尔对黑猿的长期研究后,认为黑猩猩具有许多原来被认为是人类特有的行为特点,包括使用工具,人类学家们开始相信两足行走应该是人猿分化之后最重要的变化,因此他们从直立行走的确立来追溯人类的先祖。  同时,遗传学家开始采取一种革命性的方法——分子钟来确定人猿分离的时间。加州大学伯克利分校的萨利奇和威尔逊在比较了人、猿和猴血清白蛋白之后推算,人和猿大概是在500万年前分道扬镳的。  20世纪80年代以后,DNA技术的改进已经能够更加精确地推断人和猿的亲缘关系,这一方法表明人和黑猩猩的关系最为接近,并且推算出人与黑猩猩分手的时间大约在800~500万年之间。然而,当时这个根据遗传变异速率推定的时间,尚未得到化石证据的支持。  1974年,美国古人类学家唐纳德·约翰逊在埃塞比亚北部的哈达地区发现了一具320万年前的南猿骨架,取名为“露西”。1975年,约翰逊团队在另一个地点找到了更多的化石,大约代表了和露西相同的13个个体,于是他们将这类早期人科命名为“南猿阿法种”。虽然露茜还不会制作工具,但是阿法种被认为是人类演化谱系上最早的成员。1978年,玛丽·利基在奥杜威峡谷的莱托利地点发现了南猿阿法种在火山灰上留下的脚印,从脚印判断阿法种身高约1.2~1.5米,已经能够完全直立行走,这些脚印可以用钾氩法对火山灰直接测年,得出了距今370万年的结果。  1994~1995年,伯克利分校的怀特在埃塞俄比亚阿瓦什中部地区出土了阿法种更加原始的材料,将其命名为一种新属新种“地猿始祖种”,它们的生存年代为距今440万年。怀特团队后来在这一地区又找到了更早的材料,达580万年,命名为地猿始祖种家族祖先种。  地猿的先祖地位刚确立,一支由法国和肯尼亚的联合研究小组公布了他们在肯尼亚图根山区发现的12件化石,这批绰号叫“千僖人”的材料被发现者认为是一种前所未知的属种,年代测定在620~560万年之前。  2001年在乍得丢拉伯沙漠中又惊现一具头骨、一个下颌骨和一些牙齿。这批新材料被命名为撒海尔人乍得种,绰号“托麦人”,年代距今700万年,很可能是人科演化主线上的早期代表。  怎样进化?  长期以来,我们以一种单线直进的模式来研究人类的起源和演化。20世纪50年代,学界将人类进化过程分为三个阶段,即猿人、古人和新人。在南方古猿发现后,学界建立了四阶段的进化模式:能人、直立人、早期智人和晚期智人。  随着化石材料的积累,古人类学家们发现人类起源和演进的轨迹非常复杂,完全不是以前所想象的那种单线直进或阶梯状递进,更像是错综复杂的树丛甚至藤蔓。到上世纪中叶,东非和南非出土了大量的南猿化石,学界将它们归入两大类:一类是南猿非洲种或纤细种;另一类是南猿粗壮种。  到上世纪90年代,非洲发现的南方古猿已经达1000多个个体,命名了8个种著名古人类学家理查德·利基将人类的进化谱系称为“一个拥挤的人科”。如何解释这些人科化石与人类之间的演化谱系关系,成为学界讨论的焦点。  在生物进化的过程中,各类物种都有许多亚种或变种,包括人类的近亲猿类也有至少四个物种,现在看来人类的演化过程也不例外。这一过程是和其他物种类似的成功与失败的尝试,它完全不是过去想象的那种新旧更替的累进,而更像是竞争激烈的淘汰赛,最后只有一个成功者胜出。早期的竞争者很多,在我们进化谱系上最后一个被淘汰的是尼人。  最近《自然》杂志报道,在西伯利亚南部阿尔泰山发现了一支未知的古人类。这项发现之所以惊人,是该项发现不是根据以往骨骼化石的形态分析,而是首次根据分子人类学的线粒体DNA序列鉴定的一支新人种。  从人类的进化来看,其演化速率看来不是一种缓慢均变,而是一种间断平衡。间断平衡是一种生物学理论,认为生物进化并非像达尔文所想象的是一种持续的渐进,而是长期所处的静止或稳定状态被突然或爆发性的进化所打破,出现许多新的物种。这一理论也能用来解释人类进化的现象。  尽管人类演化的细节尚不清楚,但是总体趋势大致如下:首先,大约在600万年前人猿分化,关键的转变是直立行走。第二,大约在250万年前人类开始制造石器,真正的人属诞生。第三,大约在200~100万年之前人类脑量迅速增加。最后大约在20万年前现代人种出现,开始利用强大的思维器官逐渐创造出艺术、音乐、语言和其他文化特征。  人类历史与学科交叉  文科与理科、社会科学与自然科学向来被看作是泾渭分明的学术分野,高等教育长期来也遵循着这条路径。随着近代科学的发展,文理结合与学科交叉显示出日益加强的趋势,人文科学凭借自然科学的高新技术,对人类自身的历史和文化获得了前所未有的新认识,而自然科学手段将人文科学中的难题看作是自己新的探索领域,使得科技手段有了更加广阔的施展空间,在这一方面,考古学是非常典型的一个领域。考古学是了解人类的历史,但是它自诞生开始,就努力超脱文献研究的窠臼,依赖其他学科的知识来解决自身的问题。特别是20世纪中叶以来,考古学的手段越来越依赖自然科学的方法。一些自然科学的新兴领域正是在考古学领域大显身手,才凸现非凡的潜力和发展前景,其中化学的放射性元素断代和遗传学和分子人类学就是一个典型代表。面对大量信息的提炼和积累,考古学家则从其他社会人文科学,如文化人类学、民族学、经济学、政治学、心理学和哲学领域借鉴相关的理论概念和分析模式来解释这些信息中所蕴含的人类行为意义。  在欧美,20世纪60年代,考古学完成了文化编年学向科学考古学的转型,从编年史的附庸转向人类起源、农业起源和文明与国家起源等战略性课题的探究,并成为全球考古研究的基石。这种研究也从历史事件的记载转向探究人类社会和文化变迁的原因,说明人类社会如何及为何发展,这些经验对当今的社会决策有何借鉴意义。  在这一研究取向的激励下,各种科技手段蓬勃发展起来,运用主要包括以下几个领域:地学,涉及地质学和土壤学的环境研究;植物学,涉及利用植物、孢粉、植硅石、树木年轮对生态气候的重建;动物学,涉及哺乳动物、鱼类、贝类、昆虫等生物链的重建;人类,涉及墓葬、病理学、食谱和遗传学的研究;器物和原料,涉及石、陶瓷和金属等工具的生产和使用。  文物是考古学研究的主要内容,采用X射线衍射、X射线荧光技术、等离子发射光谱法和粒子诱发X射线荧光分析(PIXE)都是一些无损伤的探测技术,可分析少量陶瓷样本中的痕量元素。  微痕分析来了解石器的使用痕迹、骨骼上的工具切痕或动物齿痕,以了解工具如何使用,以及人类对肉食的利用。  在社会人文科学方面,许多社会科学理论和阐释模式也和考古学进行频繁的交叉,比如人类学家马林诺夫斯基和拉德克里夫-布朗的功能论、涂尔干的社会学理论、理论生物学家贝塔朗菲的一般系统论、民族学家斯图尔特的文化生态学以及马克思的哲学思想等都被考古学家用来构建考古材料中人类行为动态阐释的模式,考古学成为自然科学和社会科学交叉融合的大熔炉。  结语  目前,考古学科的主要趋势,表现为对方法问题的日益关注,并对早期研究结论的怀疑。在研究技术上,则越来越多地从自然科学中引进方法和技术,并在研究分析上越来越接近精密科学和应用科学。而在材料的解读和阐释上越来越多地结合社会人文学科的理论和方法。在考古学术圈里,人文科学已经与社会科学和自然科学建立起更为稳固和融洽的联系。考古学的实践更像科学研究,需要像其他自然科学专家一样收集材料和证据,做实验,构建假设用来解释材料,并用更多的材料予以检验,从而提出一种最佳陈述。考古学家的历史重建也是通过相同的途径才能取得,这种历史图像并不能现成地从材料中自动显现出来。  以当今考古学的发展趋势为例,一些人文学科不仅需要不断增加和改善本学科的技术和方法,而且需要熟悉和掌握那些看起来与自己研究领域毫不相干的科技方法,而且专业化和分工化进程也在不断加快。对于这种学科交叉的趋势,需要从多学科研究成果的并列,转向跨学科研究一体化的协调与合作。后者才是科学考古学的最终目标。  法国学者皮埃尔·德·拜勾画了多学科交叉的一种渐进过程。以考古学为例,早期的学科交叉,考古学家常常会将其他领域科技专家的工作看作是辅助性的。在这种低水平的交叉研究阶段,考古学家求助于“辅助”学科,向其他学科专家索求一些资料和帮助,这些科技专家并不关心考古学科,而是提供测定、化验和提供分析的帮助。到第二个阶段,科技专家作为合作伙伴介入到研究中来,但是一种分担任务的角色,解决考古学中的某些问题。第三个阶段,就是各个领域的专家共同承担任务,提出问题,制定研究方案,并全方位来探索人类历史的进程。这时,科技专家已经不是辅助人员,而是和考古学家一样的主导研究的决策者和研究者。早在20世纪50年代,美国考古学家在两河流域进行农业起源研究时,就是以这样的团队展开工作的,野外调查发掘除考古学家外,还包括地质学家、植物学家、动物学家、土壤学家,此外还有物理学家和化学家参与年代测定和文物的实验室分析工作。  最近几十年,见证了考古学从古代遗存中提取信息的能力迅速提高,使用的科学技术手段越来越复杂,越来越多样。与此同时,研究材料也越来越广,种类也越来越繁杂。这使得考古学表现出两个趋势,一是发掘比原来更为缓慢,这样才不会遗失和疏漏土壤中包含的任何材料和信息。二是我们可以从每件器物上获得更多的信息。  回顾现代科学的发展,我们发现理性思维在科学发展中是极其重要的。现代科学思想将世界看作是一种自然和独立存在的客体,通过抽象思维和严密的逻辑和数学推理方法,能够将经验观察变成洞悉与解释真实世界的科学理论。

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    国际地球科学计划(IGCP)课题
    IGCP567,地震考古:从阿尔卑斯到喜玛拉雅地震带

自然科学 考古学 科技考古

    1. 目的和背景
    背景
    “考古地震”的目的是:通过考古学中发现的遗迹,分析历史上的地震信息。虽然该研究的启始可以追溯到19世纪末,但它仍然是一个年轻的学科。因为很多地震学者仍对它的前景持保留意见。这些学者的质问是:人为因素——即被破坏的地层(Destruction layer)、人为建筑的结构损害和修补、以及各种历史上的传奇和背景资料,是否会隐藏真实的“地震”信息。怀疑论者指出,经常会有人滥用“地震”来解释,在某个地方、历史上曾发生的难以解释的事件(即将之当作“万能药(deus ex machine)”)。更严重的是,由于对这些事件的记载缺乏足够精确的空间、时间描述,造成历史上地震事件的混淆或重复。这表现为,考古学家可能推测(也可能是经过考古论证的)了一次地震的存在,而地质学家或地震学家则可能将其当真并用之来解释地壳运动或地震灾难,工程师则可能因之认定该地区具备地震风险。
    对地震-灾难研究者而言,面临的问题是,仪器记录的地震信息太少,而历史上有关地震信息的记录也很不完整。历史文献中对地震的片段记载,可能是该地区在上百年甚至几万年的时间里,该地区地质活动积累的结果。一些学者常在依据不充分的情况下,轻易地得出地震灾难的结论。而考古记录,可能会进一步夸大这些历史现象的作用。因而,考古地震学,一方面是要在仪器地震学和历史地震学之间,而另一方面则要在古地震和地震地质学之间架起一座桥梁。只有综合过去地震的各种信息,才能更好地理解该地区复杂的地震历史。考古地震学是一个能够分析、获取地震-灾难信息完整信息的一门学科。
    然而,由于缺乏一套严格、透明的研究方法,考古地震学还不能算做一门成熟的学科。为实现一套系统完整的方法学,很多学者提议为考古地震学建立一个发展规划。但是,大多数的方案观点是:从一个单一的科学原则出发,确定考古地震学的独立思想,及其它与其它相关学科之间的包容关系。考古地震学将涉及众多学科学者,历史学家、人类学家、考古学家、地质学家、地震学和地球物理学家,以及建筑结构工程师。若将这众多学科的原则和方法有机地结合起来,是考古地震学的一大挑战,也是其魅力所在。许多考古地震的研究案例表明,所谓的“交叉学科”还存在局限性,如在考古学家与地质学家之间, 或考古学家与工程师之间,亦或地质学家和地震学家之间等。实践表明,在这些不同学科的学者之间建立更广泛的合作关系是非常必要的。
    本项目的目的是,建立一个使得跨学科都可以立足的、具有包容性的框架。在这个框架内,来自不同学科的学者可以进行透明的讨论,提出大家共识的词汇及其理解,并基于这些活动建立考古地震学的标准化研究方法。这一宏大目标的实现前提是,建立一个长期、全球性的组织,IGCP正是这是符合该目标的一个理想选择。换句话说,本项目计划书所倡导的与IGCP的目标也是一致的,即“推动来自世界各地的地理学家之间的合作,特别是来自业界和发展中国家的那些个人……推动地理学在解决全球问题中作用……减缓自然灾害所产生的副作用……”。此外,本项目计划书也是IGCP话题之一“地理灾害:减缓危险”的主题。

考古学与自然科学相关学科的密切关系不同于其他人文学科。这不仅仅是因为考古学的诞生就与借鉴地质学和生物学的方法有关,也因为考古学自开始出现到现在,利用自然科学相关学科方法进行研究的过程就从未间断过。今天,考古学已经逐渐演变成一个以人文科学研究为目的、包括大量自然科学研究方法的学科。能否更加广泛、更加有效地在考古学研究中运用各种自然科学研究方法已经成为21世纪衡量一个国家考古学研究水平的极为重要的标尺之一。鉴于此,总结考古学与自然科学相关学科相结合的实践,进一步强调在考古学中应用自然科学相关学科,对今后的研究进行展望是十分必要的。

 

一、在考古学中应用自然科学相关学科的实践

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在中国考古学界应用自然科学相关学科的实践可以追溯到中国考古学的开始阶段,还在20世纪20年代,中外考古学家在发掘遗址时往往邀请地质学家参加,对遗址周围的地质地貌进行考察。自30年代开始,在考古学中应用自然科学相关学科的领域包括地质学、体质人类学、动物学、植物学、对陶器和金属器进行成分和金相分析等等。到50年代末,当时还隶属于中国科学院的考古研究所开始建设碳十四测定年代实验室。到60年代,考古研究所陆续开辟了碳十四测定年代、对陶器、金属器进行化学分析、体质人类学和动物考古等研究领域。到70年代,北京大学历史系考古教研室和中国文物研究所相继成立碳十四测定年代实验室。考古研究所又增加了热释光测定年代方法。到80年代,北京大学考古系实验室又增加了铀系法测年方法,中国历史博物馆考古部建立了水下考古研究中心,考古研究所又增加了金相分析方法。而自90年代开始,又有一批新的研究机构相继出现,一些新的领域得以开辟。如中国社会科学院考古研究所在原有的考古勘探、年代测定、体质人类学、动物考古学、成分和结构分析、文物保护与修复、考古绘图、考古照相等研究和应用领域的基础上,又增加了环境考古学和植物考古学两个新的研究领域,成立了考古科技研究中心。中国历史博物馆考古部建立了遥感与航空摄影考古中心。吉林大学成立了包括古代人骨体质人类学与遗传基因研究、地理信息系统在考古中应用、环境考古、动物考古等在内的边疆考古研究中心。北京大学考古文博学院的实验室又开辟了加速器测定年代、成分分析、定量考古和同位素分析等研究领域。另外,湖南省文物考古研究所、山东省文物考古研究所和浙江省文物考古研究所都相继引进人才,专门开展植物考古等方面的研究。

 

而在自然科学界,与考古学相结合的研究自20世纪50年代开始,主要集中在古陶瓷和冶金考古这两个领域。以中国科学院上海硅酸盐研究所古陶瓷研究组和北京科技大学冶金与材料史研究所为主要力量的一些研究机构的学者们对很多考古遗址出土的陶器和金属器进行了大量的分析和研究。自20世纪90年代以来,在自然科学的其它领域里,与考古学相结合的研究逐步兴盛起来。如华东师范大学成立城市与环境考古遥感开放实验室,中国科技大学成立科技考古研究室,另外,在中国科学院地质与地球物理研究所和北京大学环境学院等一批科研和教学机构里都有研究人员开展环境考古研究。中国科学院遗传研究所和复旦大学现代人类学研究中心也有专人对考古遗址出土的人骨进行遗传基因研究。

本文是《Earthquake Archaeology》的中文翻译

特别需要指出的是自20世纪90年代以来,自然科学相关学科和考古学的研究机构一起合作建立研究或教学实体,实现跨学科的联合。中国科技大学、中国社会科学院考古研究所、中国科学院自然科学史研究所联合建立中国科技大学科技史与科技考古系。中国科学院遥感研究所、中国国家博物馆考古部和华东师范大学城市与环境考古遥感开放实验室联合建立遥感考古联合实验室。北京大学考古文博学院和吉林大学边疆考古研究中心也分别和校内从事核分析技术和生命科学研究的学者合作,开展研究。

近八十年来,考古学家和自然科学家在考古学与自然科学相关学科相结合的征途上走过了相当不平凡的历程。这里仅就我们中国社会科学院考古研究所考古科技中心这几年的实践做一个简单地概括。我们认为这是全国范围内在考古学中应用自然科学相关学科的一个比较全面的缩影。

考古勘探组

1,用探地雷达测出陕西西安唐大明宫遗址内柱础石的排列顺序。2,用磁力计在山西襄汾陶寺遗址测出一段城墙的走向。3,通过对新疆库尔勒地区的航空照片进行增强处理和判读,除发现新的城址以外,还科学地确认了一些城址的经纬度和面积。4,利用地理信息系统,准确地显示出山东沭河流域、河南安阳洹河流域、陕西扶风周原七星河流域的海拔、水系及各个时期遗址的分布规律。

年代学组

1,圆满完成了《夏商周断代工程》中常规样品的碳十四测定年代任务。2,正在对与《中华文明探源工程预研究》有关的遗址中出土的样品及其它考古遗址中出土的样品进行碳十四年代测定。3,与德国考古研究院欧亚研究所合作,通过对青海都兰土蕃墓出土的多块棺木进行树木年轮测定,初步建立起青海都兰地区的柏树在唐代以前1316年的浮动年表。4,在做好碳十四测定年代工作的同时,年代学组的研究人员还通过对多个遗址出土的人骨进行食性分析,就认识当时不同地区、不同时期的人的食物结构进行有益的尝试。

环境考古组

1,通过胶东半岛贝丘遗址环境考古,总结出这个区域在一定时期内人类适应海侵形成的环境变迁生存,在发展过程中逐渐对环境形成影响,最后主要在大汶口文化的影响下,改变生存活动方式这样一种特殊的人地关系。2,以陕西扶风周原遗址、长安沣西遗址、山西襄汾陶寺遗址、河南偃师二里头遗址、商城遗址、安阳殷墟遗址、山东聊城教场铺遗址为中心进行研究,探讨黄河中下游地区古代环境变迁与人类生活方式和文明演进的关系。3,在山西晋南地区确认了一处全新世的湖相沉积剖面,系统地采集了土样,开始进行孢粉、碳氧同位素和磁化率分析,探讨距今5000-3000年的自然环境变迁。4,与中国科学院南京地理与湖泊研究所、日本国立综合环境研究所合作,对甘肃居延地区的古代自然环境变迁与人类活动的关系进行研究。5,以山西襄汾陶寺遗址中发现的洪水冲击层和文化层的叠压关系,及青海民和喇家遗址的多处房址中发现突然死亡的人骨架为线索,研究当时不同地区的自然灾害对人类活动的影响。

体质人类学组

1,对多处遗址出土的人骨进行体质人类学的研究,确认不同地区、不同时期人骨的体质特征。2,通过对青海湟中李家山遗址出土的人头骨进行非测量特征观察,肯定利用这种方法研究考古遗址出土人骨的可行性。3,在四川成都十街坊新石器时代遗址发现四川地区的首例拔牙现象。4,在青海民和胡李家遗址确认迄今为止所知的最早进入这个地区的欧洲人种。5,陕西临潼对秦始皇陵区的121具修陵人骨架进行研究,确定其年龄、性别和骨骼特征等。6,分别与中国科学院遗传研究所、复旦大学现代人类学研究中心、吉林大学边疆考古研究中心合作,对几个古代遗址出土的人骨进行遗传基因分析。

动物考古学组

1,对多处遗址出土的动物骨骼进行动物考古学研究,确认不同地区、不同时期人们狩猎、捕捞和家养动物的种类和数量。2,确认猪等动物骨骼的形态测量标准,牙齿萌生、磨损状况与年龄的对应关系。3,确认迄今为止所知的马、牛、羊、猪、狗、鸡等家养动物的起源时间和地点。4,归纳新石器时代居民获取肉食资源的方式,并提出被动发展论的观点。5,探讨商代利用猪、牛、羊、马等动物进行祭祀的时期和地域特征。6,与日本带广畜产大学解剖学研究室合作,通过对河南安阳洹北花园庄遗址和内蒙古敖汉大甸子遗址出土狗骨的遗传基因分析及与日本狗的同类研究结果进行比较,证实中国古代家犬对日本家犬起源的影响。

植物考古学组

1,在各个考古遗址大力推广浮选法,系统地获取了大量植物遗骸,确认不同地区、不同时期人们采集植物和栽培农作物的种类和数量。2,在黄河中下游地区龙山文化的遗址普遍发现水稻。3,在黄河下游地区龙山文化遗址和福建沿海地区相当于商代的遗址发现小麦。4,在黄河上游地区青铜文化遗址发现大麦。5,对多个遗址出土的木炭碎块进行研究,在湖北枣阳雕龙碑遗址、内蒙古赤峰大山前遗址、山东聊城教场埔遗址和陕西西安汉长安城遗址的木炭碎块中确认多个树种。

结构和成分分析组

1,与中国原子能研究院核物理研究所合作,通过对属于山东地区龙山时代的多处遗址出土的陶片进行中子活化分析,探讨它们的原料产地及相关的文化现象。2,通过对山西襄汾陶寺遗址出土的齿轮形器进行分析,确认这件器物的金属成分和制作工艺。3,通过对河南安阳殷墟遗址出土的青铜器进行原子吸收光谱、电感耦合等离子体发射光谱、X光无损检测等多种测试和分析,确认殷墟一至四期文化中青铜器化学成分组成的变化规律、制作工艺的技术发展与明器化现象。4,通过对河南安阳殷墟54号墓出土的带盖陶器和青铜器里的积土进行中子活化分析,探讨如何对当时放在这些器物内的植物类和动物类物品进行区分。5,通过对西汉时期的镜范进行研究,确认其密度、吸水率、烧成温度等物理性能,检测镜范材料的成分、矿物组成和加入的植物种类等。

我们通过回顾在考古学中应用自然科学相关学科的实践认识到,这个过程明显受到世界考古学进程的影响,也与中国考古学本身的发展密切相关。在中国考古学的起步阶段就有自然科学相关学科的参与,这是由于考古学本身就是从西方引进的,西方的学者率先发掘了我们的遗址,那时中国自己的考古学家又多是从西方学习回来的,因此,当年中国考古学的研究方法基本上与西方的研究方法同步。后来在考古学中应用自然科学相关学科的研究一度陷入低潮,这与我们的考古学本身面临在辽阔的国土上建立众多考古学文化谱系,承担大量配合基本建设的发掘任务有关。到了20世纪90年代,在考古学中应用自然科学相关学科的研究之所以能够取得相当大的进步。这首先是因为考古学文化时空框架的构建工作基本完成,研究古代社会的各个方面,探讨古代人类的行为,归纳人类历史的发展规律逐渐成为我们考古学研究的主要内容。而要开展这样的研究,必须应用自然科学相关学科的方法,才能保证资料的全面性和方法的科学性。同时,我们也看到了西方考古学界大力借助自然科学相关学科方法进行研究的现状,这不能不说对我们是一个很大的启发。可以说,中国考古学实践的需要与否始终左右着在考古学中应用自然科学相关学科的实践过程。当然,自然科学相关学科的发展也明显地促进了其与考古学的结合,如碳十四测定年代、计算机技术、遗传基因研究和同位素分析等一系列新方法的创立,对于推动在考古学中应用自然科学相关学科的过程无疑是注入了极大的动力。

二、在考古学中应用自然科学相关学科的可行性和必要性

我们今天在考古学中应用自然科学相关学科的主要目的是适应考古学发展的需要,进一步提高考古工作的效率和科学性,全方位收集田野考古中获取的信息,充分发挥考古学资料的价值,更加拓宽考古学研究的范围,全面深化考古学研究的内容。

迄今为止,在考古学中应用的自然科学相关学科具体涉及到物理学、化学、生物学、地球科学、数学等基础学科。其中,物理学和化学主要探讨遗物的年代、结构和成分,生物学全面涉及古代的人、动物和植物,地球科学基本讨论的是当时的自然环境,而数学大致集中于各种资料的统计分析及对特定考古资料的量化研究。

考古学的研究对象是古代的物质遗存。研究对象的这种物质性特征是我们能够在考古学中应用自然科学相关学科的关键。因为自然科学相关学科就是研究自然界的物质形态、结构、性质和运动规律的科学。可以说,从纯粹的自然科学研究和在考古学中应用的自然科学相关学科研究这两者的研究过程看,它们之间的共性主要有四点。一是使用同样的仪器设备;二是依据同样的分析原理;三是运用同样的技术手段;四是对由同样的物质结构和化学元素组成的对象进行分析。它们之间的区别主要有两点。一是分析的材料在时间上的差异性,前者的材料包括现代和古代,后者的材料则肯定属于古代;二是研究目的的不同,前者是认识物质的形态、结构、性质和运动规律,完全属于自然科学,后者则主要考虑如何解释古代人类的行为,探讨当时的历史,属于人文科学的范畴。

在考古学中运用自然科学相关学科秉承“以今证古”的原则。这个原则最早出自英国地质学家莱尔于18世纪提出的“均变说”。他认为‘地球的变化是古今一致的,地球过去的变化只能通过现今的侵蚀、沉积、火山作用等物理和化学作用来认识。现在是认识过去的钥匙。’自然科学相关学科的科学原理及其它们的研究结果,证明了这些学科的科学性和实用性。这样就可以保证我们应用自然科学相关学科对古代遗迹、遗物进行研究时在方法上的科学性,同样也能保证最后结论的可靠性。贯彻“以今证古”的原则,为我们实事求是地认识过去,令人信服地解释过去奠定了基础。

我们在前面“在考古学中应用自然科学相关学科的实践”一节里阐述了一系列的研究成果。我们认为这些研究结果证明,在考古学中应用自然科学相关学科主要是在两个方面发挥了巨大的作用。一个方面是运用自然科学相关学科的方法对遗迹和遗物进行鉴定、测试和分析,揭示当时的绝对年代、自然环境的特征、人类生存活动的方方面面,开拓了传统的考古学所不能涉及的多个研究领域。另一个方面是运用自然科学相关学科的方法确认遗址、遗迹的位置、面积、布局,对各类考古资料进行定量统计和分析,极大地提高了考古学研究的效率和精确度。

考古学发展到今天,其研究的内容已经由原来通过发掘出土的遗迹、遗物的形状确定一个遗址、一个类型或一个文化的年代早晚、文化特征,建立完整的古代物质文化谱系,进一步扩大到全面探讨古代社会的各个领域。任何一个区域、任何一个遗址的考古学调查和发掘,都是为了全面或部分地展现在一个特定时间跨度和空间范围内的自然环境状况,人类社会的生存活动、生活方式、制作工艺、社会组织、礼仪制度、丧葬习俗、祭祀特征、文化交流等各个方面。如果说通过对人工遗迹和遗物形状的研究可以形象地再现其当年的原貌,从时空框架上把握考古学文化的位置。那么通过考古勘探、年代测定、环境考古学、体质人类学、动物考古学、植物考古学、成分和结构分析等研究则可以科学地再现当时的自然环境状况、演变及人类与之相适应的互动关系,考古学文化的绝对年代,居住在不同地区的人群的体质特征和风俗习惯,采集、狩猎、种植、家养等一系列获取食物资源方式的演变过程,包括动植物在内的各个时期人的食物种类,人类制作各种器物的方法、原料及发展过程,当时人进行随葬和祭祀活动的各种动植物种类和不同时期的特征,文化与文化之间一些特殊因素的交流,同时,还能提高考古调查、发掘和研究的效率和精确度。在这样的基础上形成的考古学综合研究成果才能真正符合21世纪世界考古学发展的要求。此外,历史学、民族学、人类学、社会学等社会科学学科和地球科学、物理学、化学、动物学、植物学、自然科学史等自然科学学科的研究人员也都可以从中获取珍贵的资料和有益的启示。

我们认为,在考古学中进一步强调与自然科学相关学科的结合是时代向考古学提出的要求,也是考古学本身发展的必由之路。

三、对在考古学中应用自然科学相关学科的展望

多年来,在老一辈学者的努力下,我们的年代学、体质人类学、陶器、金属器的成分和结构分析等研究领域有了长足的进步。近年来,在考古学界和地球科学界的共同关注下,环境考古学也呈现出欣欣向荣之势。但是我们必须正视,其他各个领域的研究还有许多工作要做。现在全国各个地区在考古学中应用自然科学相关学科的实践还远远没有普及,有些地区在这方面的工作迄今为止仍然是空白。很多地区即便已经开展了研究,但是其目的性、科学性、全面性和整合性都有待于提高。将我们在考古学中应用自然科学相关学科的现状与世界上的先进水平相比,我们还有比较大的差距。尤其是在世界上高科技突飞猛进发展的大背景下,西方国家在考古学与自然科学相关学科相结合的一些前沿研究领域如遗传基因研究、稳定同位素研究等方面都取得了可喜的成绩。这对我们既是科学的启示,又是有力的鞭策。我们应该投入更多的财力和人力,注意在考古学中应用自然科学相关学科的全面性,强调在各个研究领域中的前沿性。认真做好一个遗址、一个地区及一个领域的课题研究和资料积累工作,扎扎实实地把在考古学中应用自然科学相关学科的研究推向前进。

考古学家和自然科学家分别属于不同的学科,这些不同的学科都有各自的研究目的和方法。因此,要把在考古学中应用自然科学相关学科的研究推向前进,考古学家和自然科学家互相都有一个学习对方的过程。考古学家要认真了解自然科学家探讨物质世界的各种方法和原理,开拓研究思路,充分调动各种积极因素。而自然科学家则要注重认识考古学家是如何去解释古代社会和人类历史发展规律的,充分利用多种仪器设备的性能,开发各种考古资料的价值。研究人员只有通过这样一个知识结构更新的过程,才能把自然科学相关学科的方法全面、有效地运用在勘探、考察、鉴定、测试、分析各种与考古相关的资料中,而研究结果才能与考古学的目的有机地结合在一起,充分展现出多学科研究的学术价值。现在一些大学和科研机构已经培养或正在培养在考古学中应用自然科学相关学科的研究生,这是一个十分可喜的现象。今后,有条件的大学还要加强对本科生的教学工作,开设多门在考古学中应用自然科学相关学科的课程,系统地培养具有考古学和自然科学某个学科基础知识的复合型人才,引导他们以新的思维在今后的田野考古中开展工作,为在全国范围的考古实践中广泛开展应用自然科学相关学科的研究打下基础。

我们在今后的工作中要进一步实行课题制,这是我们在考古学中应用自然科学相关学科的一个很好的方法。我们提倡无论是主动出击还是配合基本建设进行考古调查和发掘,都应该组建以考古学为主,包括属于自然科学相关学科的研究人员组成的队伍,这应该逐步形成为一种制度。我们承担的每一个考古调查和发掘工作,从某种意义上说都是一次机不可失,时不再来的机遇,除人工遗迹和遗物之外,充分获取有关当时自然环境状况和人的行为的各种信息,进行全面地研究,拿出高质量的、无愧于时代的研究成果是我们共同的愿望。多学科的研究人员共同参与考古调查和发掘的规划,结合不同的考古实际状况制定各种切实可行的技术路线,一起开展野外工作,在考古调查或发掘中分别获取本学科研究所需的资料,在室内各自依照本学科的方法进行研究。最后以考古学研究为主线,把多学科研究的内容结合在一起。在实行课题制的过程中把考古学和自然科学各门学科的研究内容融为一体是我们理想的目标。

总结考古地层学、类型学和年代学的发展过程,可以看到这些方法的形成首先都是依据考古学实践的需要,借鉴别的学科的方法,然后在考古实践中不断完善、充实这些方法,使之逐步适应考古学的研究,成为考古学自己的方法。重温这些方法的形成过程对我们应该有一个很大的启示。我们通过借鉴物理学、化学、生物学、地球科学和数学的研究方法,逐步建立起考古勘探、年代测定、环境考古学、体质人类学、动物考古学、植物考古学、食性分析、成分和结构分析等诸多研究领域,获得了一系列有学术价值的成果。这些成果再一次证明在考古学中应用自然科学相关学科强调了考古学的科学性,增强了考古学的科技含量,突出了考古学里全方位研究古代社会的内容。对深入开展考古学研究是一个极大地促进,符合考古学发展的方向。在考古学中应用自然科学相关学科的实践过程正在带动考古学方法的进一步多样化,我们要以地层学、类型学和年代学的形成及发展过程为鉴,努力做到考古学和自然科学相关学科的有机结合,有意识地完善研究方法,积极推进考古学方法多样化的创新过程。

我们相信,只要坚持与时俱进的精神,进一步加强在考古学中应用自然科学相关学科的努力,不断进行新的探索。我们获取的信息资料就会越来越丰富,我们涉及的研究领域就会越来越广阔,我们得到的研究成果就会越来越精彩,考古学的明天就一定会更加灿烂辉煌。

注:原文发表于《中国文物报》2003年7月11日第5版,这次再版时对题目及个别词句稍做改动。

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